摘要：近年来，随着LED显示技术的快速发展，LED显示屏已广泛应用于许多领域，如大型体育场馆、道路交通运输、金融行业等。LED显示屏市场份额的逐年增长引领着SMD表贴技术和COB小间距集成封装技术的发展。其中，COB小间距显示技术，是融合了LED封装与LED显示的创新技术，具有非常明显的技术优势。相比于SMD表贴技术，COB小间距LED集成封装技术以更小间距、高防护性、高可靠性等优点而得到迅猛的发展。随着2018年市场主流小点间距向P1.2或者更小点间距下探，COB小间距显示产品必将迎来市场更快的爆发。

    关键词：LED小间距、防护性、清晰度、对比度、COB显示
    一、引言
    小间距LED显示技术起源于2010年，利用表贴SMD封装器件技术，生产出点间距2.8mm的LED显示屏，从而使LED显示技术进入会议、指挥等高端专业显示市场，一举为LED显示应用开辟了一个巨大的小间距显示市场，引起高端专业显示市场的巨大震动[1]、[2]。据奥维云网（AVC）显示器件与系统大数据显示，2017年国内小间距LED显示行业销售规模达44.1亿元，面积6.7万平米，同比增速分别为93.4%和62.5%，高价值产品比重的提升、内地市场的打开及产品形态创新等因素，是小间距LED显示市场高速增长的主要原因。随着小间距LED显示屏应用范围的不断扩大，小点间距LED显示屏间距的定义也从P2-P3，逐渐下探到P2以下。LED小间距显示屏在P1.9、P1.5、P1.2等细分市场不断扩大，随着显示间距不断缩小，传统的SMD分立器件LED小间距显示屏产品，也不可避免地遇到了技术瓶颈，特别是间距更小的P1.2或者以下产品，在可靠性和成本方面面临难以克服着巨大的技术挑战。
   
    二、SMD分立器件小间距LED显示技术的瓶颈
    目前LED小间距显示屏的主流技术，主要采用SMD分立器件技术，就是将SMD 封装器件，采用SMT回流工艺焊接在PCB板上，技术路线如下图所示。

    SMD分立器件LED小间距显示技术的产业链，包括中游的封装产业，以及下游的显示应用产业。
 

    随着间距的进一步缩小，SMD分立器件小间距LED显示屏在应用中，逐渐暴露出了技术瓶颈与局限，主要包括以下几个方面：
    （1）较高的像素失效率
    LCD 面板失效像素点的国际公认标准为1.5PPM。目前SMD分立器件LED小间距的出厂前失效率达到 30-50PPM ，显示屏厂通过出厂前的老化和维修，以保证出厂时无死灯，但是出厂运行后三个月、半年、一年后也有几十PPM的较高失效率。目前，众多小间距显示屏厂受困于小间距的可靠性与稳定性问题，需要培养大量的工程服务人员去给客户修屏，这个问题已经成为SMD分立器件限制小间显示距屏发展的瓶颈。
 
    （2）点间距的局限

    目前采用SMD分立器件的小间距显示屏产品，主流的点间距在P1.2-P2.0之间，市场上几乎没有P1.0以下间距量产的产品。2017年在美国InfoComm展上，展示了采用0505 灯珠制造的间距为0.7mm的小间距样品，这已经是分立器件小间距显示屏的极限，要想做更小间距几乎已经不可能，要量产P0.7的SMD分立器件显示产品，从技术层面来说几乎难以实现。
 
    （3）脆弱的防护性
     小间距LED显示屏采用的SMD封装器件，灯珠焊盘面积太小，SMT回流焊后，PCB板上的灯珠很脆弱，搬运、安装、使用中的磕碰极易损坏灯珠。造成小间距LED显示屏的防护性能非常脆弱，可靠性难以保证。
   
    三、 COB小间距LED集成显示技术
    为了解决SMD分立器件小间距显示屏技术路线的瓶颈，COB（Chip On Board）封装小间距显示屏技术路线应运而生。COB封装是用微组装工艺，将LED芯片直接固晶焊接在装有驱动和相关电路元器件的PCB板上，再用封装胶对LED芯片包封。
 

    从产业链分布来看，COB小间距LED显示技术包括了LED产业的中游封装与下游显示应用产业，是LED封装与LED显示两项技术的融合，与SMD分立器件的LED小间距显示技术相比，具有非常高的技术门槛。

    
    四、COB小间距LED集成显示优势
    与SMD分立器件LED小间距显示技术相比，COB小间距LED集成显示技术具有非常明显的技术优势，主要体现在以下几个方面。
    （1）能做到更小的点间距
    目前SMD分立器件小间距LED显示技术，主流的点间距在P1.2-P2.0之间，点间距继续降低非常困难，它主要受制于两个方面的因素：第一个因素是成熟的SMD器件为1010、0808规格，更小尺寸的SMD器件，例如0606或者0505规格的产品，目前成熟度都较低；目前P1.2分立器件小间距LED显示屏，大多使用0808规格的SMD器件，小于P1.2的显示屏，只能使用0606或0505规格的器件。第二个影响因素是分立器件必须过SMT回流焊，更小尺寸的SMD器件，意味着有更小的焊盘，导致SMT回流焊良率受到影响，回流焊后的模组防护性非常脆弱，SMD器件很容易被碰掉或损坏。
 
    与分立器件SMD相比，COB小间距LED显示技术，不存在上述问题，COB能够做到的点间距尺寸，仅受限于封装技术，因此的COB小间距LED显示技术，通常可以做到P0.5-P2.0点间距，最小点间距可以做到P0.5，即能够做到分立器件LED小间距技术难以量产的P1.0以下的市场。

    （2）能够提供更强的防撞击性能
    与SMD分立器件小间距LED显示技术脆弱的防护性能相比， COB小间距LED显示技术的防护性能更强。

    SMD分立器件，是把LED芯片固晶、焊线在支架上，再用环氧树脂封装为SMD器件。以它制造显示屏，是通过SMT回流焊，将SMD器件焊接在PCB板上。由于分立器件小间距LED显示技术采用的SMD器件规格多为1010或者0808，焊盘尺寸很小，SMT回流焊后，容易发生虚焊，以及被碰掉，防护性能脆弱。
 
    COB小间距LED显示技术，LED芯片固晶、焊线在PCB板上，再用封装胶密封，省去LED灯珠的回流焊及其所需的焊点，提高了可靠性。封装胶与PCB板具有坚固的结合力，外力的作用不会损伤LED。因此COB封装的小间距LED显示技术，具有非常优秀的防护能力。
   

    （3）超低的失效率
    SMD分立器件LED小间距显示技术，在生产过程中存在30-50PPM的失效率，通过出厂前的老化和维修，以保证出厂时无死灯。但是在客户使用过程中，还是存在较高的失效率，可以高达几十个PPM。
   
    COB LED小间距显示技术，能够提供更高的可靠性与稳定性，在客户使用过程中的失效率会明显降低。
 
    引起LED显示屏失效的主要因素，包括外界的环境因素以及LED封装的可靠性因素。外界环境的温度、湿度、污染、震动等，当超过LED显示屏能够承受的范围时，或者LED显示屏设计抗外界环境因素的阈值过低时，均会导致LED显示屏失效，特别是小间距LED显示屏对外界环境因素敏感性更高，更容易发生失效；
 
    LED封装的可靠性，主要由LED芯片、支架、金线、封装胶等材料的封装可靠性决定。要对各种材料的热学匹配性、力学匹配性进行设计，才能确保LED封装后的整体可靠性。
 
    COB封装与普通SMD器件封装相比，COB封装取消了LED支架，以及通过SMT回流焊由锡膏连接PCB板的环节。COB封装中，直接将LED芯片固晶、焊线在PCB板上，用封装胶直接将LED芯片包封在PCB板上。因此，COB封装具有更高的可靠性，失效率可以达到小于10PPM。
   
    （4）更高的IP防护等级
    SMD分立器件小间距显示屏，一般只能在户内使用，主要原因是无法按照户外的防护等级进行设计，例如1010灯珠无法实现户外应用，也无法进行灌胶防护灯脚等设计，使得IP防护等级只能满足户内使用的要求。在一些应用场合，例如租赁屏市场，在户外或半户外使用时，SMD分立器件小间距显示屏具有较高的风险。
 
    COB小间距显示屏，由于COB单元板灯面完全用封装胶封装，具有较强的IP防护性能，COB单元板的防护等级可以做到IP65，使得COB小间距显示屏具有更大的应用市场，例如在租赁屏市场就可以用COB小间距显示屏。
   
    五、结论
    通过以上分析可以看到，COB小间距显示技术，解决了SMD分立器件LED小间距显示技术的不足，是融合了LED封装与LED显示的创新技术，具有非常明显的技术优势。随着2018年市场主流小点间距向P1.2或者更小点间距下探，COB小间距显示产品必将迎来市场更快的爆发。